JPH0667229A - Nonlinear optical material - Google Patents

Nonlinear optical material

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JPH0667229A
JPH0667229A JP21683792A JP21683792A JPH0667229A JP H0667229 A JPH0667229 A JP H0667229A JP 21683792 A JP21683792 A JP 21683792A JP 21683792 A JP21683792 A JP 21683792A JP H0667229 A JPH0667229 A JP H0667229A
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JP
Japan
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group
electron
atom
compound
nonlinear optical
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Application number
JP21683792A
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Japanese (ja)
Inventor
Masaki Okazaki
正樹 岡崎
Yoshikazu Sugihara
美一 杉原
Ichiro Murata
一郎 村田
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Fujifilm Holdings Corp
Original Assignee
Fuji Photo Film Co Ltd
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Publication date
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Publication of JPH0667229A publication Critical patent/JPH0667229A/en
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Abstract

PURPOSE:To provide the nonlinear optical material having excellent blue light transmittance and the high nonlinear susceptibility in a molecular state by incorporating a compd. having an electron-donating part and electron-accepting part consisting of a group contg. a boron atom into the above-mentioned material. CONSTITUTION:This nonlinear optical material contains the compd. in which the electron-donating part and the electron-accepting part are bonded via at least one piece of multiple bonds. The electron-accepting part consists of a group contg. a boron atom. The boron atom is not bonded to the terminal vinyl group of a closed chain styryl group and the phosphor atom is not directly coupled to a vinyl group. The compd. is expressed by formulas I and II. In the formulas, R<1> and R<2> denote each an alkyl group, aryl group and hydrogen atom. Z<1> and Z<2> denote each a chalcogen atom and N-R<3>. R<3> is synonymous with R<1> and R<2>. W<1> to W<4> denote each a substituent; n<1> and n<3> denote each an integer from 0 to 4 and n<2> and N<4> each from 0 to 2.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は非線形光学材料として有
用な化合物に関する。
FIELD OF THE INVENTION This invention relates to compounds useful as nonlinear optical materials.

【0002】[0002]

【従来の技術】近年、非線形光学材料−レーザー光のよ
うな強い光電界を与えたときに現われる、分極と電界と
の間の非線形性−を有した材料が注目を集めている。か
かる材料は、一般に非線形光学材料として知られてお
り、例えば次のものなどに詳しく記載されている。“ノ
ンリニア・オプティカル・プロパティーズ・オブ・オー
ガニック・アンド・ポリメリック・マテリアル”エー・
シー・エス・シンポジウム・シリーズ233 デビット
・ジェイ・ウイリアムス編(アメリカ化学協会1983
年刊)「 "Nonlinear Optical Properties of Organic
and Polymeric Material" ACS SYMPOSIUM SERIES 23
3 David J. Williams編(American Chemical Society,
1983年刊)」、「有機非線形光学材料」加藤正雄、
中西八郎監修(シー・エム・シー社、1985年刊、
“ノンリニア・オプティカル・プロパティーズ・オブ・
オーガニック・モレキュールズ・アンド・クリスタル
ズ”第1巻および第2巻、ディー・エス・シュムラおよ
びジェイ・ジス編(アカデミック・プレス社1987年
刊)「 "Nonlinear Optical Properties of Organic Mo
lecules and Crystals" vol 1および2 D.S.Chemla an
d J.Zyss編(Academic Press社刊)。
2. Description of the Related Art In recent years, a material having a non-linear optical material-a non-linearity between a polarization and an electric field, which appears when a strong optical electric field such as laser light is applied, has been attracting attention. Such materials are generally known as nonlinear optical materials and are described in detail in, for example, the following. "Nonlinear Optical Properties of Organic and Polymeric Materials"
C.S. Symposium Series 233 Edited by David Jay Williams (American Chemistry Society 1983)
Annual) "" Nonlinear Optical Properties of Organic
and Polymeric Material "ACS SYMPOSIUM SERIES 23
3 Edited by David J. Williams (American Chemical Society,
1983) ”,“ Organic Nonlinear Optical Materials ”Masao Kato,
Supervised by Hachiro Nakanishi (CMC, 1985,
“Nonlinear Optical Properties of
"Organic Molecule's and Crystals" Volumes 1 and 2, edited by DS Smura and Jay Jiss (Academic Press, 1987) "" Nonlinear Optical Properties of Organic Mo
lecules and Crystals "vol 1 and 2 DSChemla an
Edited by J. Zyss (Academic Press).

【0003】非線形光学材料の用途の1つに、2次の非
線形効果に基づいた第2高調波発生(SHG)および和
周波、差周波を用いた波長変換デバイスがある。これま
で実用上用いられているものは、ニオブ酸リチウムに代
表される無機質のペロブスカイト類である。しかし最近
になり、電子供与基および電子吸引基を有するπ電子共
役系有機化合物は前述の無機質を大きく上回る、非線形
光学材料としての諸性能を有していることが知られるよ
うになった。より高性能の非線形光学材料の形成には、
分子状態での非線形感受率の高い化合物を、反転対称性
を生じない様に配列させる必要がある。このうちの一つ
である高い非線形感受率の発現にはπ電子共役鎖の長い
化合物が有用であることが知られており、前述の文献に
も種々記載されているが、それらの化合物においては自
明の如く吸収極大波長が長波長化し、例えば青色光の透
過率の低下を招き、第二高調波としての青色光の発生に
障害となる。このことは、p−ニトロアニリン誘導体に
おいても生じており、第二高調波発生の効率にその波長
の透過率の影響が大きいことは、アライン・アゼマ他
著、プロシーディングス・オブ・エスピーアイイー、4
00巻、ニュー・オプティカル・マテリアルズ(Alain
Azema 他著、Proceedings of SPIE 、400巻、Now Op
tical Materials),(1983)186頁第4図より明
らかである。
One of the applications of the non-linear optical material is a second harmonic generation (SHG) based on the second-order non-linear effect and a wavelength conversion device using a sum frequency and a difference frequency. So far, those which have been practically used are inorganic perovskites represented by lithium niobate. However, recently, it has become known that a π-electron conjugated organic compound having an electron-donating group and an electron-withdrawing group has various performances as a nonlinear optical material, which greatly exceeds the above-mentioned inorganic substances. For the formation of higher performance nonlinear optical materials,
It is necessary to arrange compounds having high nonlinear susceptibility in the molecular state so as not to generate inversion symmetry. It is known that a compound having a long π-electron conjugated chain is useful for the expression of a high non-linear susceptibility, which is one of them, and various compounds are described in the above-mentioned documents. Obviously, the maximum absorption wavelength becomes longer, and the transmittance of blue light decreases, for example, which hinders the generation of blue light as the second harmonic. This also occurs in the p-nitroaniline derivative, and the fact that the transmittance of the wavelength has a large influence on the efficiency of the second harmonic generation is due to Alain Azema et al., Proceedings of SPII, Four
Volume 00, New Optical Materials (Alain
Azema et al., Proceedings of SPIE, Volume 400, Now Op
Talical Materials), (1983) page 186, FIG.

【0004】従って青色光に対する透過率の高い非線形
光学材料の出現が望まれている。従来、ニトロアニリン
のベンゼン核の炭素原子を窒素原子などで置き換えるこ
とが検討されて来たが必ずしも満足のいく結果は得られ
ていない。また、本出願人はより優れた方法について、
特開昭62−210430号および特開昭62−210
432号公報にて開示した。更に、特開昭62−599
34号、特開昭63−23136号、特開昭63−26
638号、特公昭63−31768号、特開昭63−1
63827号、特開昭63−146025号、特開昭6
3−85526号、特開昭63−239427号、特開
平1−100521号、特開昭64−56425号、特
開平1−102529号、特開平1−102530号、
特開平1−237625号、特開平1−207724号
公報などに多くの材料が開示されている。しかしながら
更なる青色光透過率の向上が望まれている。
Therefore, the advent of a nonlinear optical material having a high transmittance for blue light is desired. Conventionally, replacement of carbon atoms in the benzene nucleus of nitroaniline with nitrogen atoms has been studied, but satisfactory results have not necessarily been obtained. In addition, the applicant of the better method,
JP-A-62-210430 and JP-A-62-210
It was disclosed in Japanese Patent No. 432. Further, JP-A-62-599
34, JP-A-63-23136, JP-A-63-26
No. 638, Japanese Patent Publication No. 63-31768, and Japanese Patent Laid-Open No. 63-1.
63827, JP-A-63-146025, JP-A-6-
3-85526, JP-A-63-239427, JP-A-1-100521, JP-A-64-56425, JP-A-1-102529, JP-A-1-102530,
Many materials are disclosed in JP-A-1-237625, JP-A-1-207724 and the like. However, further improvement in blue light transmittance is desired.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】従って本発明の目的
は、青色光透過率に優れた分子状態での非線形感受率の
高い化合物を提供することにある。
SUMMARY OF THE INVENTION It is, therefore, an object of the present invention to provide a compound having a high blue light transmittance and a high nonlinear susceptibility in a molecular state.

【0006】[0006]

【課題を解決するための手段】本発明者らは、鋭意研究
を重ねた結果、電子供与部と電子受容部とが少なくとも
1個の多重結合を介して結合されていることを特徴とす
る化合物において、該電子受容部がホウ素原子を含む基
より成る化合物(但し、該ホウ素原子が開鎖スチリル基
の末端ビニル炭素に結合していることがなく、またリン
原子がビニル基に直接結合していることもない、とりわ
け下記の一般式(1)および(2)で表わされる化合物
によって、本発明の目的が達成可能なことを見出した。
一般式(1)
Means for Solving the Problems As a result of intensive studies, the present inventors have made a compound characterized in that an electron donor and an electron acceptor are bound to each other through at least one multiple bond. In, the electron acceptor is a compound comprising a group containing a boron atom (provided that the boron atom is not bonded to the terminal vinyl carbon of the open-chain styryl group, and the phosphorus atom is directly bonded to the vinyl group). It has been found that the objects of the present invention can be achieved by the compounds represented by the following general formulas (1) and (2).
General formula (1)

【0007】[0007]

【化3】 [Chemical 3]

【0008】一般式(2)General formula (2)

【0009】[0009]

【化4】 [Chemical 4]

【0010】式中、R1 およびR2 はアルキル基、アリ
ール基および水素原子を表わす。Z 1 およびZ2 はカル
コゲン原子およびN−R3 を表わす。R3 はR1 および
2と同義である。W1 、W2 、W3 およびW4 は置換
基を表わし、n1 およびn3 は0ないし4、n2 および
4 は0ないし2の整数を表わす。
Where R1And R2Is an alkyl group, ant
Group and hydrogen atom. Z 1And Z2Is Cal
Cogen atom and NR3Represents R3Is R1and
R2Is synonymous with. W1, W2, W3And WFourIs replaced
Represents a group, n1And n3Is 0 to 4, n2and
nFourRepresents an integer of 0 to 2.

【0011】以下に一般式(1)および一般式(2)に
ついて更に詳しく説明する。前記アルキル基、R1 、R
2 、R3 としては例えば炭素数1ないし24、好ましく
は1ないし10、更に好ましくは1ないし5の直鎖また
は分岐のもの(例えば、メチル、エチル、プロピル、i
−プロピル、ブチル、オクチル、t−オクチル)が挙げ
られる。これらは置換されていてもよく、置換基として
は例えばヒドロキシ基、アルコキシ基(例えばメトキ
シ、エトキシ、ベンジロキシ、2−フェニルエトキシ、
2−メトキシエトキシ)、アミノ基(例えばアミノ、メ
チルアミノ、ジメチルアミノ、ヒロリジノ、ピペリジ
ノ、モルホリノ)、アシルアミノ基(例えばアセチルア
ミノ、ピバロイルアミノ、ベンジルオキシカルボニルア
ミノ、ベンゾイルアミノ、メタンスルホニルアミノ、ベ
ンゼンスルホニルアミノ)、カルボキシ基、アルコキシ
カルボニル基(例えばメトキシカルボニル、i−プロピ
ルカルボニル、2−メトキシエトキシカルボニル、2−
エチルヘキシルオキシカルボニル、シクロヘキシロキシ
カルボニル)、カルバモイル基(例えば、カルバモイ
ル、メチルカルバモイル、フェニルカルバモイル、ベン
ジルカルバモイル)、スルファモイル基(例えば、スル
ファモイル、メチルスルファモイル、フェニルスルファ
モイル、ベンジルスルファモイル)、スルホ基、アリー
ル基(例えば、フェニル、トリル、1−ナフチル)、ハ
ロゲン原子(例えば、フッ素、塩素、臭素、沃素)が挙
げられる。
The general formulas (1) and (2) will be described in more detail below. The alkyl group, R 1 and R
2 , R 3 is, for example, a straight or branched chain having 1 to 24 carbon atoms, preferably 1 to 10 carbon atoms, more preferably 1 to 5 carbon atoms (eg, methyl, ethyl, propyl, i
-Propyl, butyl, octyl, t-octyl). These may be substituted, and examples of the substituent include a hydroxy group and an alkoxy group (eg, methoxy, ethoxy, benzyloxy, 2-phenylethoxy,
2-methoxyethoxy), amino group (for example, amino, methylamino, dimethylamino, hydridino, piperidino, morpholino), acylamino group (for example, acetylamino, pivaloylamino, benzyloxycarbonylamino, benzoylamino, methanesulfonylamino, benzenesulfonylamino) , A carboxy group, an alkoxycarbonyl group (for example, methoxycarbonyl, i-propylcarbonyl, 2-methoxyethoxycarbonyl, 2-
Ethylhexyloxycarbonyl, cyclohexyloxycarbonyl), carbamoyl group (eg, carbamoyl, methylcarbamoyl, phenylcarbamoyl, benzylcarbamoyl), sulfamoyl group (eg, sulfamoyl, methylsulfamoyl, phenylsulfamoyl, benzylsulfamoyl), sulfo Group, an aryl group (eg, phenyl, tolyl, 1-naphthyl), a halogen atom (eg, fluorine, chlorine, bromine, iodine).

【0012】前記アリール基としては、例えば炭素数6
ないし30、好ましくは6ないし16、更に好ましくは
6ないし11のもの(例えば、フェニル、1−ナフチ
ル、2−ナフチルおよびそれらの置換体)が挙げられ、
置換基としては前記アルキル基について記載したものに
加え、アルキル基(前述の置換および無置換のアルキル
基)が挙げられる。
The aryl group has, for example, 6 carbon atoms.
To 30, preferably 6 to 16, and more preferably 6 to 11 (eg, phenyl, 1-naphthyl, 2-naphthyl and their substitution products),
Examples of the substituent include the alkyl groups (the above-mentioned substituted and unsubstituted alkyl groups) in addition to those described for the alkyl group.

【0013】前記カルコゲンとしては、酸素、硫黄、セ
レン、テルルが挙げられる。W1 、W2 、W3 およびW
4 で表わされる置換基としては、前述のアルキル基およ
びアリール基の項で述べたものが挙げられる。
Examples of the chalcogen include oxygen, sulfur, selenium and tellurium. W 1 , W 2 , W 3 and W
Examples of the substituent represented by 4 include those described in the section of the alkyl group and the aryl group described above.

【0014】以下に化合物の具体例を示す。Specific examples of the compound are shown below.

【0015】[0015]

【化5】 [Chemical 5]

【0016】[0016]

【化6】 [Chemical 6]

【0017】これらの化合物の合成は基本的には、W.
シュタインコップ、H.ヤコブ、H.ペンツ著、ユスツ
ス リービッヒス アナレン デア ヘミー 1934
年刊512巻 136−164頁( W. Steinkopf 、
H. Jacob 、H. Penz 、JustasLiebigs Ann. Chem.19
34、512、136−164)の記載に基づいて行な
うことができる。以下に具体例を示す。
Basically, the synthesis of these compounds is described in W.
Steincop, H. Jacob, H.C. By Penz, Justus Liebigs Analendeer Hemmy 1934
Annual Volume 512, 136-164 (W. Steinkopf,
H. Jacob, H. Penz, JustasLiebigs Ann. Chem. 19
34, 512, 136-164). A specific example is shown below.

【0018】合成例1:化合物1の合成 3,4−ジブロモチオフェン1当量に対し、トリメチル
シリルアセチレン2.4当量、塩化ビス(トリフェニル
フォスフィン)パラジウム(II)錯体(0.04当
量)、ヨウ化第一銅0.04当量を加えピリジン中で1
5時間加熱還流した。85%の収率で3,4−ビス−
〔(2−トリメチルシリル)エチニル〕チオフェンを得
た。次いで、3,4−ビス−〔(2−トリメチル)シリ
ルエチニル〕チオフェン1当量に対し、炭酸カリウム
0.4当量を加え、メタノール中で室温にて3.5時間
攪拌した。71%の収率で3,4−ジエチニルチオフェ
ンを得た。次いで3,4−ジエチニルチオフェン1当量
に対し、水素化ジブチルスズ1.1当量、水酸化カリウ
ム(0.5当量)、18−クラウン−6(0.005当
量)を加え、脱気したベンゼン中、室温にて2時間攪拌
した。85%の収率で1,1−ジノルマルブチルチエノ
〔3,4−d〕スタネピンを得た。次いで、1,1−ジ
ノルマルブチルチエノ〔3,4−d〕スタネピン1当量
に対し、ジクロロフェニルボラン(3当量)を加え、脱
気したヘキサン中、氷冷下10分間攪拌を行なった。4
0%の収率で目的の化合物1を得た。融点165℃(淡
黄色、鱗片状晶、ベンゼンより再結晶)、λmax(シ
クロヘキサン)=348nm1 H−NMR(CDCl3 中、δppm) 7.35(d、2H)、7.44−7.50(m、3
H)、7.75(s、2H)、8.09(d、2H)、
8.06−8.12(m、2H)
Synthesis Example 1: Synthesis of compound 1 2.4 equivalents of trimethylsilylacetylene, bis (triphenylphosphine) palladium (II) chloride complex (0.04 equivalents), and iodine were added to 1 equivalent of 3,4-dibromothiophene. Add 1.04 cuprous chloride to 1 in pyridine
The mixture was heated under reflux for 5 hours. 3,4-bis- with a yield of 85%
[(2-Trimethylsilyl) ethynyl] thiophene was obtained. Then, 0.4 equivalent of potassium carbonate was added to 1 equivalent of 3,4-bis-[(2-trimethyl) silylethynyl] thiophene, and the mixture was stirred in methanol at room temperature for 3.5 hours. 3,4-diethynylthiophene was obtained in a yield of 71%. Then, 1.1 equivalents of dibutyltin hydride, potassium hydroxide (0.5 equivalents) and 18-crown-6 (0.005 equivalents) were added to 1 equivalent of 3,4-diethynylthiophene, and the mixture was degassed in benzene. The mixture was stirred at room temperature for 2 hours. 1,1-Dinormal butyl thieno [3,4-d] stanepine was obtained with a yield of 85%. Then, dichlorophenylborane (3 equivalents) was added to 1 equivalent of 1,1-dinormal butylthieno [3,4-d] stanepine, and the mixture was stirred in degassed hexane under ice cooling for 10 minutes. Four
The target compound 1 was obtained with a yield of 0%. Melting point 165 ° C. (pale yellow, flaky crystal, recrystallized from benzene), λmax (cyclohexane) = 348 nm 1 H-NMR (δppm in CDCl 3 ) 7.35 (d, 2H), 7.44-7.50. (M, 3
H), 7.75 (s, 2H), 8.09 (d, 2H),
8.06-8.12 (m, 2H)

【0019】合成例2:化合物2の合成 2,3−ジブロモチオフェン10g(0.041mo
l)を300mlのピペリジンに溶解し、更にヨウ化第一
銅300mgおよび塩化ビス(トリフェニルフォスフィ
ン)パラジウム(II)錯体1.2gを加えた。これにト
リメチルシリルアセチレン12.9ml(0.091mo
l)を加え、窒素気流下で4時間加熱還流した。放冷
後、300mlのn−ヘキサンを加え生じた沈澱を濾別し
た。濾液を水洗した後、硫酸マグネシウムにて乾燥し、
更にシリカゲルカラムクロマトグラフィーにより精製
し、28%の収率で2,3−ビス−〔(2−トリメチル
シリル)エチニル〕チオフェンを得た。次いで、2,3
−ビス〔(2−トリメチルシリル)エチニル〕チオフェ
ン3.2g(0.011mol)を130mlのメタノー
ルに溶解し、更に炭酸カリウム620mgを加え、窒素気
流下室温で2.5時間攪拌した。反応混合物にエーテル
と水を加え、分離した有機層を水洗し硫酸ナトリウムで
乾燥した。シリカゲルカラムクロマトグラフィーにより
精製し、79%の収率で2,3−ジエチニルチオフェン
を得た。2,3−ジエチニルチオフェン0.85g
(6.4mmol)を25mlのベンゼンに溶解し、水素
化ジブチルスズ1.5ml、水酸化カリウム260mgおよ
び18−クラウン−6 30mgを順次加え、窒素気流
下、室温で2時間攪拌した。反応混合物にベンゼンと水
を加え、分離した有機層を水洗し硫酸マグネシウムで乾
燥した。シリカゲルカラムクロマトグラフィーにより精
製を行ない、51%の収率で1,1−ジノルマルブチル
チエノ〔2,3−d〕スタネピンを得た。
Synthesis Example 2: Synthesis of compound 2 10 g (0.041 mo) of 2,3-dibromothiophene
1) was dissolved in 300 ml of piperidine, and further 300 mg of cuprous iodide and 1.2 g of bis (triphenylphosphine) palladium (II) chloride complex were added. Trimethylsilylacetylene 12.9ml (0.091mo)
1) was added, and the mixture was heated under reflux for 4 hours under a nitrogen stream. After allowing to cool, 300 ml of n-hexane was added and the resulting precipitate was filtered off. After washing the filtrate with water, it was dried over magnesium sulfate,
Further purification by silica gel column chromatography gave 2,3-bis-[(2-trimethylsilyl) ethynyl] thiophene in a yield of 28%. Then a few
3.2 g (0.011 mol) of -bis [(2-trimethylsilyl) ethynyl] thiophene was dissolved in 130 ml of methanol, 620 mg of potassium carbonate was further added, and the mixture was stirred at room temperature under a nitrogen stream for 2.5 hours. Ether and water were added to the reaction mixture, and the separated organic layer was washed with water and dried over sodium sulfate. Purification by silica gel column chromatography gave 2,3-diethynylthiophene in 79% yield. 2,3-diethynylthiophene 0.85g
(6.4 mmol) was dissolved in 25 ml of benzene, 1.5 ml of dibutyltin hydride, 260 mg of potassium hydroxide and 30 mg of 18-crown-6 were sequentially added, and the mixture was stirred at room temperature for 2 hours under a nitrogen stream. Benzene and water were added to the reaction mixture, and the separated organic layer was washed with water and dried over magnesium sulfate. Purification was performed by silica gel column chromatography to obtain 1,1-dinormal butyl thieno [2,3-d] stanepine in a yield of 51%.

【0020】次いで1,1−ジノルマルブチル〔2,3
−d〕スタネピン707.4mg(1.9mmol)を1
3mlのn−ヘキサンに溶解し氷浴で冷却した。10分
後、この溶液にジクロロフェニルボラン650mg(4.
1mmol)を攪拌下、一気に加えた。10分後氷浴を
はずし室温まで昇温した後、生じた固体をシリカゲルカ
ラムにより精製し、43%の収率で目的の化合物2を得
た。融点165.0−166.0℃(淡黄色、鱗片晶、
ベンゼンより再結晶)、λmax(シクロヘキサン)=
331nm1 H−NMR(CDCl3 中、δppm) 7.4−7.5(m、4H)、7.56(d、1H) 7.81(dd、1H)、7.88(dd−1H)、
8.05−8.15(m、1H)、8.43(d、1
H) 8.44(d、1H)
Next, 1,1-dinormal butyl [2,3
-D] Stanepine 707.4 mg (1.9 mmol)
It was dissolved in 3 ml of n-hexane and cooled in an ice bath. After 10 minutes, 650 mg of dichlorophenylborane (4.
1 mmol) was added all at once with stirring. After 10 minutes, the ice bath was removed and the temperature was raised to room temperature. The resulting solid was purified by a silica gel column to obtain the target compound 2 in a yield of 43%. Melting point 165.0-166.0 ° C (pale yellow, scaly crystal,
Recrystallized from benzene), λmax (cyclohexane) =
331 nm 1 H-NMR (δppm in CDCl 3 ) 7.4-7.5 (m, 4H), 7.56 (d, 1H) 7.81 (dd, 1H), 7.88 (dd-1H) ,
8.05-8.15 (m, 1H), 8.43 (d, 1
H) 8.44 (d, 1H)

【0021】本発明の化合物は、例えば粉末の形、宿主
格子(ポリマー、包接化合物、固溶体、液晶)中の分子
の包有物の形、支持体上に沈積した薄層の形(ラングミ
ーア・ブロジェット膜など)、単結晶の形、溶液の形
等、種々の形で非線形光学材料として用いることができ
る。また本発明の化合物をペンダントの形でポリマー、
ポリジアセチレンなどに結合させて用いることもでき
る。これらの方法について詳しくは前述の D.J.William
s 編の著作などに記載されている。
The compounds according to the invention are, for example, in the form of powders, inclusions of molecules in the host lattice (polymers, inclusion compounds, solid solutions, liquid crystals), in the form of thin layers deposited on a support (Langmere. (Blodgett film etc.), single crystal form, solution form and the like, and can be used as the nonlinear optical material. Further, the compound of the present invention is a polymer in the form of a pendant,
It can also be used by binding to polydiacetylene or the like. For more information on these methods, see DJ William
It is described in the s edition.

【0022】本発明の化合物を波長変換素子として用い
る場合、例えば下記の方法により可能である。 1.ファイバーのコア部分に上記化合物を単結晶化し、
クラッド材料としてガラスを用いた波長変換素子を作成
し、YAGレーザー光を入力しその第二高調波の発生が
可能である。さらに、他の方法として同様にして、導波
路型の波長変換素子を作成し、第二高調波の発生が可能
である。この時の位相整合方法には、チエレンコフ放射
方式を用いる。ただし、これらに限定されるだけでな
く、導波−導波の位相整合も可能である。
When the compound of the present invention is used as a wavelength conversion element, for example, the following method is possible. 1. Single crystal of the above compound in the core of the fiber,
It is possible to create a wavelength conversion element using glass as a clad material and input YAG laser light to generate the second harmonic. Further, as another method, it is possible to generate a second harmonic wave by forming a waveguide type wavelength conversion element in the same manner. As the phase matching method at this time, the Thierenkov radiation method is used. However, the present invention is not limited to these, and waveguide-guided phase matching is also possible.

【0023】2.次に上記化合物を単結晶化し、そこか
らバルクの単結晶を切り出し、YAGレーザー光を入力
しその第二高調波の発生が可能である。この時の位相整
合方法には角度位相整合を用いる。これらの、バルク単
結晶はレーザーのキャビティ外で用いられるだけでな
く、LD励起固体レーザー等の固体レーザーのキャビテ
ィ内で用いる事で、波長変換効率を高めることが出来
る。さらには、外部共振器型のLDの共振器内に配置す
ることでも、波長変換効率を高めることが出来る。
2. Next, the above compound can be made into a single crystal, a bulk single crystal can be cut out therefrom, and YAG laser light can be input to generate the second harmonic thereof. Angle phase matching is used as the phase matching method at this time. These bulk single crystals can be used not only outside the cavity of the laser but also inside the cavity of a solid-state laser such as an LD pumped solid-state laser to improve the wavelength conversion efficiency. Further, the wavelength conversion efficiency can be improved also by disposing it in the resonator of the external resonator type LD.

【0024】以上の単結晶化には、ブリッジマン法、溶
媒蒸発法等が用いられる。波長変換波は第二高調波に限
定されるだけでなく、第三高調波、和差周波発生にも用
いられる。また波長変換の際の基本波として用いるレー
ザー光源としては例えば表1のものが挙げられる。な
お、基本波の波長に関しては前述した材料の吸収による
影響を除いては何ら制限されない。このことは、レーザ
ー・アンド・オプトロニクス( Laser & Optronics )5
9頁(1987年11月刊)より明らかである。
The Bridgman method, the solvent evaporation method and the like are used for the above single crystallization. The wavelength-converted wave is not limited to the second harmonic, but is also used for generating the third harmonic and the sum difference frequency. As a laser light source used as a fundamental wave at the time of wavelength conversion, for example, those shown in Table 1 can be mentioned. The wavelength of the fundamental wave is not limited except for the influence of the absorption of the above-mentioned material. This is Laser & Optronics 5
It is clear from page 9 (November, 1987).

【0025】[0025]

【表1】 [Table 1]

【0026】[0026]

【実施例】次に本発明を実施例に基づいて更に詳しく説
明する。 実施例1 二次の非線形光学効果の分子レベルでの起源である分子
超分極率(β)を求めた。パラス N.プララド、デビ
ット J. ウィリアムス著 イントロダクション ツ
ー ノンリニアー オプティカル エフェクト イン
モレキュールズアンド ポリマーズ( Paras N. Prasad
and Dauid J. Williams, Introductionto Nonlinear O
ptical Effects in Molecules and Polymers)、ジョン
ウィリー アンド サンズ、インコーポレーション
( John Wiley & Sons , Inc. )、1991年刊の3章
および6章に記されているようにβを求める方法には、
分子軌道計算を用いる方法、ソルバトクロミズムを用い
る方法、電場誘起SHG法などがあるが、ここでは上述
の文献を参考にしソルバトクロミズム法を用いて双極子
モーメントに関する値を求め、振動子強度および遷移エ
ネルギーについては吸収スペクトルより求めた。次いで
これらの値を2準位モデルの式(式1)にあてはめてβ
を求めた。 (式1)
EXAMPLES The present invention will be described in more detail based on examples. Example 1 The molecular hyperpolarizability (β), which is the origin of the second-order nonlinear optical effect at the molecular level, was determined. Pallas N. Prarad, David J. WILLIAMS INTRODUCTION TO NONLINEAR OPTICAL EFFECT IN
Molecule's and Polymers (Paras N. Prasad
and Dauid J. Williams, Introduction to Nonlinear O
ptical Effects in Molecules and Polymers), John Wiley & Sons, Inc., Chapter 1 and Chapter 3 of 1991.
There are a method using molecular orbital calculation, a method using solvatochromism, an electric field induced SHG method, etc. Here, referring to the above-mentioned literature, a value regarding a dipole moment is obtained using the solvatochromism method, and oscillator strength and The transition energy was calculated from the absorption spectrum. Then, these values are applied to the two-level model equation (Equation 1) to obtain β
I asked. (Equation 1)

【0027】[0027]

【数1】 [Equation 1]

【0028】[0028]

【表2】 [Table 2]

【0029】表2より本発明の化合物は、優れた有機非
線形光学材料の骨格として既によく知られている4−ニ
トロアニリンを上回る分子超分極率(β)の値を有する
ことが明らかである。従って本発明の化合物は有機非線
形光学材料としての優れた特性を有している。
It is clear from Table 2 that the compound of the present invention has a molecular hyperpolarizability (β) value higher than that of 4-nitroaniline which is already well known as a skeleton of an excellent organic nonlinear optical material. Therefore, the compound of the present invention has excellent properties as an organic nonlinear optical material.

【0030】実施例2 青色光透過性を評価するため、紫外可視吸収スペクトル
を測定した。表3に最長波長部の吸収極大波長(λma
x)と吸光度が実質的に零になる最短の波長(λ0 )お
よびそれらの差(Δλ)を示した。
Example 2 In order to evaluate blue light transmittance, an ultraviolet-visible absorption spectrum was measured. Table 3 shows the maximum absorption wavelength (λma) in the longest wavelength part.
x) and the shortest wavelength (λ 0 ) at which the absorbance is substantially zero and the difference (Δλ) between them are shown.

【0031】[0031]

【表3】 [Table 3]

【0032】[0032]

【化7】 [Chemical 7]

【0033】表3より本発明の化合物は青色光透過性に
優れていること、またΔλが小さいことから、同等の青
色光透過性の化合物に較べ大きな分子超分極率(β)を
有することが、2準位モデルより予想される。従って、
本発明の化合物は有機非線形光学材料としての優れた特
性を有している。
From Table 3, the compound of the present invention is excellent in blue light transmittance, and because Δλ is small, it has a large molecular hyperpolarizability (β) as compared with an equivalent blue light transmitting compound. Predicted from the two-level model. Therefore,
The compound of the present invention has excellent properties as an organic nonlinear optical material.

【0034】実施例3 二次の非線形光学効果に基づく現象である第二高調波発
生(SHG)実験を行なった。化合物1、2、3、およ
び4−ニトロアニリンにつき下記の電場配向ポリマーフ
ィルムを作成し、図1の装置を用いSHGを測定した。 ・電場配向ポリマーフィルムの作成方法 各化合物1重量部に対し、ポリメチルメタクリレート
(PMMA 住友化学製アミペックB)19重量部、ア
セトン 250重量部を秤量し、室温で攪拌しながら溶
液とした。この溶液2.5mlをITOコートしたガラス
基板上に滴下し、4000rpmでスピンコートした。
膜厚はいずれの場合にも約5μmであった。これを60
℃で1時間加熱した後、コロナポーリング法により電場
配向を行なった。
Example 3 A second harmonic generation (SHG) experiment, which is a phenomenon based on the second-order nonlinear optical effect, was conducted. The following electric field oriented polymer films were prepared for the compounds 1, 2, 3 and 4-nitroaniline, and SHG was measured using the apparatus of FIG. -Method for preparing electric field oriented polymer film: For each 1 part by weight of each compound, 19 parts by weight of polymethylmethacrylate (PMMA, Amipec B manufactured by Sumitomo Chemical Co., Ltd.) and 250 parts by weight of acetone were weighed and made into a solution with stirring at room temperature. 2.5 ml of this solution was dropped on an ITO-coated glass substrate and spin-coated at 4000 rpm.
The film thickness was about 5 μm in each case. 60 this
After heating at 0 ° C. for 1 hour, electric field orientation was performed by the corona poling method.

【0035】コロナポーリング条件は下記の通りであっ
た。 コロナワイヤーへの印加電圧:−10kV 温度:105℃で1.5時間保持した後、40℃まで4
5分間で放冷 電場配向後、直ちにSHGを測定した。結果を表4に示
した。
The corona poling conditions were as follows: Voltage applied to corona wire: -10 kV Temperature: held at 105 ° C for 1.5 hours, then 4 ° C up to 40 ° C
After cooling for 5 minutes and aligning the electric field, SHG was measured immediately. The results are shown in Table 4.

【0036】[0036]

【表4】 [Table 4]

【0037】表4より明らかに本発明の化合物は非線形
光学材料として有用である。
As is clear from Table 4, the compounds of the present invention are useful as nonlinear optical materials.

【0038】[0038]

【発明の効果】以上の実施例より、本発明の化合物は従
来より一般に有機非線形光学材料として知られている化
合物に較べ、青色光透過性が高く、且つ十分なSHG活
性を有していることがわかる。従って本発明の化合物は
波長変換素子用材料、中でも青色光を発生するための材
料として有用であると考えられる。
From the above examples, the compound of the present invention has a higher blue light transmittance and a sufficient SHG activity as compared with the compounds generally known as organic nonlinear optical materials. I understand. Therefore, the compound of the present invention is considered to be useful as a material for a wavelength conversion element, especially as a material for generating blue light.

【0039】しかしながら本発明の非線形光学材料の用
途は波長変換素子に限られるものではなく、非線形光学
効果を利用するものであればいかなる素子にも使用可能
である。本発明の非線形光学材料が用いられうる素子の
具体例として、波長変換素子以外に、光双安定素子(光
記憶素子、光パルス波形制御素子、光リミター、微分増
幅素子、光トランジスター、A/D変換素子、光倫理素
子、光マルチバイブレーター、光フリップフロップ回路
等)、光変調素子および位相共役光学素子等が挙げられ
る。
However, the application of the nonlinear optical material of the present invention is not limited to the wavelength conversion element, and it can be used for any element as long as it utilizes the nonlinear optical effect. As specific examples of the element in which the nonlinear optical material of the present invention can be used, in addition to the wavelength conversion element, an optical bistable element (optical storage element, optical pulse waveform control element, optical limiter, differential amplification element, optical transistor, A / D) is used. Conversion element, optical ethics element, optical multivibrator, optical flip-flop circuit, etc.), optical modulation element, phase conjugate optical element and the like.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】粉末法によるSHG強度の測定装置を示す。FIG. 1 shows an apparatus for measuring SHG intensity by a powder method.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 試料 2 基本波カットフィルター 3 分光器 4 光電子増倍管 5 アンプ 6 (11)波長1.064μm 7 (12)波長0.532μm 1 sample 2 fundamental wave cut filter 3 spectroscope 4 photomultiplier tube 5 amplifier 6 (11) wavelength 1.064 μm 7 (12) wavelength 0.532 μm

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 電子供与部と電子受容部とが少くとも1
個の多重結合を介して結合されていることを特徴とする
化合物において、該電子受容部がホウ素原子を含む基よ
り成る化合物を含んで成る非線形光学材料。但し、該ホ
ウ素原子が開鎖スチリル基の末端ビニル炭素に直接結合
していることはなく、またリン原子がビニル基に直接結
合していることもない。
1. At least one electron donor and at least one electron acceptor.
A non-linear optical material comprising a compound in which the electron acceptor comprises a group containing a boron atom, wherein the compound is bonded via multiple multiple bonds. However, the boron atom is not directly bonded to the terminal vinyl carbon of the open-chain styryl group, and the phosphorus atom is not directly bonded to the vinyl group.
【請求項2】 請求項1において該化合物が下記の一般
式(1)および(2)で表わされる化合物である非線形
光学材料。一般式(1) 【化1】 一般式(2) 【化2】 式中、R1 およびR2 はアルキル基、アリール基および
水素原子を表わす。Z 1 およびZ2 はカルコゲン原子お
よびN−R3 を表わす。R3 はR1 およびR2と同義で
ある。W1 、W2 、W3 およびW4 は置換基を表わし、
1 およびn3 は0ないし4、n2 およびn4 は0ない
し2の整数を表わす。
2. The compound according to claim 1, wherein the compound is
Non-Linear Compounds Represented by Formulas (1) and (2)
Optical material. General formula (1)General formula (2)Where R1And R2Is an alkyl group, an aryl group and
Represents a hydrogen atom. Z 1And Z2Is the chalcogen atom
And NR3Represents R3Is R1And R2Synonymous with
is there. W1, W2, W3And WFourRepresents a substituent,
n1And n3Is 0 to 4, n2And nFourIs not 0
Represents an integer of 2.
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